KR101557222B1 - 자동차 내장재 진공 사출 성형장치 및 성형방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 두 종류의 성질이 상이한 합성수지를 구비하는 자동차용 내장재를 제조하는 장치에 관한 것이다. 본 발명의 장치는, 통기성 있는 다공질 금속재로 성형되고 표피재의 표면에 요구되는 형상을 전사할 수 있도록 대응하는 표면을 가지는 진공성형부재와, 상기 진공성형부재와 표피재 사이를 진공상태로 할 수 있는 진공성형수단을 포함하는 이동다이(100)와; 상기 이동다이의 이동에 의하여 이동다이와 개폐되고, 상기 이동다이와 접촉한 닫힌 상태에서 상기 표피재 이면과의 사이에서 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티에 융용수지가 유입되기 위한 런너를 포함하는 고정다이(200)를 포함한다. 그리고 런너는 각각 이종의 수지를 주입하기 위한 제1런너 및 제2런너로 구성된다. 진공성형수단에 의하여 형성되는 진공압에 의하여 진공성형부재에 표피재가 밀착되어, 표피재의 표면에 진공성형부재의 표면에 대응하는 형상이 성형되고; 상기 한 쌍의 런너에서 각각 주입되는 용융수지가 캐비티 내부로 유입되어, 표피재의 이면에 두 종류의 합성수지에 의하여 기재가 성형된다.

Description

자동차 내장재 진공 사출 성형장치 및 성형방법{Apparatus for making door trim for automabile by vacuum and injection mold and method for the same}

본 발명은 자동차의 내장재를 진공 사출하는 성형 장치 및 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 성질이 상이한 이종의 수지를 사출함과 동시에 표면에 표피재를 일체로 성형할 수 있도록 구성되는 성형장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 자동차용 내장은 도어트림, 필라트림, 패키지 트림, 헤드 라이닝 등을 들 수 있으며, 그 형태 및 재질이 매우 다양하다. 이와 같은 자동차 내장재는 제품의 고급화를 위하여 표면에는 엠보싱 등과 같은 모양 또는 무늬를 형성하는 추세라고 할 수 있다. 도 1은 이와 같은 자동차용 내장재의 단면이 도시되어 있다.

도시한 바와 같이, 자동차용 내장재는, 연질의 표피재(2)와, 상기 표피재의 내측에 접합되는 사출물인 경질의 기재(6)를 포함하여 구성되는 것이 일반적이다. 연질의 표피재(2)는 부직포, 직물, PVC 레쟈, PVC 또는 TPO 이면에 PP 폼(form), PE 폼, PU 폼 등을 부착한 재질로 형성된다. 그리고 표피재(2)는, 외측 표면에 엠보싱이 형성되어 있는 표면층(2a)과 상기 표면층(2a)의 내측에 접합되는 내면층(2b)으로 구성된다.

상기 표피재(2)의 표면층(2a)은 PVC 또는 TPO 등과 같이 상대적으로 경질의 합성수지재로 형성되어 도어트림의 표면을 형성하게 된다. 그리고 상기 내면층(2b)은 PP 폼(form), PE 폼 등과 같이 충격흡수성 및 소정의 쿠션 기능을 가지는 재질로 형성되며, 상기 표면층(2a)의 내측에 접합되어, 표피재(2)를 형성하게 된다.

그리고 경질의 기재(6)는 내면층(2b)의 내측에 고정되고, PP, ABS, 우드스탁, 레진펠트(resin felt) 등과 같은 합성수지재를 사출 성형하여 만들어진다. 따라서, 상기 표피재(2)와 기재(6)를 포함한 자동차용 내장재는 전체적으로 내구성이 있으면서도 사용자 촉감은 부드러운 구성을 가지게 되는 것이다.

상기와 같은 구성을 가지는 내장재의 성형에 있어서는, 일반적으로 먼저 합성수지재의 사출 성형에 의하여 기재(6)를 먼저 형성하고, 이러한 기재(6)의 표면에 표피재(2)를 부착하는 진공 성형공법을 이용하게 된다. 그리고 이러한 진공성형공법에는 크게 양각 진공성형과 음각진공성형 공법으로 나누어진다.

양각 진공성형법은 오스비키 진공 성형 공법이라고도 불리는 것으로, 도 2를 참고하여 살펴보면, 미리 사출 성형되어 있는 기재(6)의 표면에 접착제를 도포하여 건조시킨 후 하형(20)에 안착시킨다. 그리고 표피재(2)를 변형 가능한 온도까지 가열하여 기재(6)의 상부에 위치시킨 후, 상형(10)과 하형(20)을 서로 결합시키면서, 하형에 형성된 진공홀을 통하여 하방으로 공기를 빼내면서 압착하여 제품을 완성하게 된다. 이러한 양각 진공성형법에 의하여 제품을 성형하는 경우, 표피재(2)를 압출 성형할 때, 미리 표피재(2)의 표면층(2a)에 엠보싱을 형성하기 때문에, 진공 성형과정에서 별도로 엠보싱을 성형할 필요가 없다.

그리고 음각 진공 성형법은 메스비키 진공 성형 공법이라고도 불리는 것으로, 도 3에 도시한 바와 같이, 상형(20)의 하부에는 미세한 구멍, 예를 들면 0.2mm 이하의 구멍이 복수 개 형성되어 있는 금속판(12)이 구비되어 있다. 그리고 상기 금속판(12)에는 엠보싱의 돌기에 대응하는 복수 개의 홈이 형성되어 있어서, 표피재(2)에 진공을 걸게 되면 표피재의 표면에 엠보싱이 형성될 수 있도록 구성되어 있다.

그러나 상기와 같은 종래의 방법에 의하면 다음과 같은 문제점이 지적될 수 있다. 먼저 양각 진공 성형법에서는, 표피재의 압출시 미리 엠보싱이 성형되어 있고, 이러한 표피재(2)를 가열한 후 금형 사이에서 기재와 접합시킬 경우, 성형되어 있는 엠보싱이 변형될 수 있는 단점이 있다. 실질적으로 표피재(2)의 표면층은 자동차용 내장재, 예를 들면 도어트림에 있어서는 외측 표면을 형성하는 것으로, 상기와 같은 공정에서 엠보싱이 변형되면 결과적으로 제품의 신뢰성에 문제가 생길 우려가 있는 것이라고 할 수 있다.

그리고 음각 진공 성형법에 의하면, 금속판은 주로 니켈 전주에 의하여 성형되는데, 이러한 금속판(12)의 성형이 매우 어려울 뿐만 아니라, 실질적으로 내구성에도 일정한 한계가 지적될 수밖에 없는 단점이 제기된다. 즉 니켈로 만들어지는 금속판에 일정 크기 이하의 구멍을 복수개 형성해야 하는데, 이러한 성형 자체가 기술적으로 곤란성이 있음은 물론이고, 판상으로 만들어지는 점에 기인하는 내구성에도 문제가 있을 수 있다. 또한 금속판(12)에 형성되는 구멍의 크기는 실질적으로 결과물인 자동차용 내장재의 표면 정밀도를 결정하게 되는데, 구멍의 크기가 커지면 내장재의 표면 정밀도가 저하될 수밖에 없게 되는 단점이 있는 것이다.

또한, 양각 진공 성형법과 음각 진공 성형법 모두에 의하면 표피재와 기재를 접합하기 부착하기 위하여 별도의 접착제를 사용한 접착공정이 필요하다. 상기 접착제는 예를 들어 휘발성의 유기 용제로, 공정시 화재의 원인이 될 위험이 있고, 작업환경의 질을 떨어뜨릴 뿐만 아니라 사용자의 이용 환경을 해친다는 문제점이 있다.

따라서, 최근에는 상술한 양각 진공성형과 음각진공성형 공법외에도 스틸 진공 저압사출 성형법이 각광받고 있다. 스틸 진공 저압사출 성형법은 일반 스틸 금형에 다수의 미세한 진공홀을 형성하고, 금형의 일면에 복수 개의 홈을 형성하여 표피재에 엠보싱이 형성되도록 진공 성형한다. 그리고, 성형된 표피재의 배면에 저압사출 성형 공법에 의해 액상 수지를 주입하여 표피재와 일체로 기재를 성형한다. 이와 같은 방법은 표피재의 진공성형과 기재의 저압사출성형을 동시에 할 수 있어 별도의 접착공정이 불필요하다는 장점이 있다.

그러나, 스틸 진공 저압사출 성형법은 스틸 진공 금형에 미세한 구멍, 예를 들면 0.2mm 이하로 형성된 진공홀을 가공하는 데에 기술적 어려움이 있으며, 음각 진공 성형법 수준의 통기도을 실현하기 위해서는 진공홀을 무수히 형성해야 하므로 제작시 시간과 비용 소모가 많다. 만약, 진공과정의 효율을 위해 진공홀의 직경을 넓힌다면, 성형된 제품에 진공홀의 형상이 전사되므로 결과적으로 제품의 심미성이 저하된다는 우려가 있다. 그리고, 상기 진공홀이 가공된 금형은 마모성이 심하여 교체가 주기적으로 이루어져야 한다는 단점이 있다.

그리고 자동차의 내장재에 따라서는 기재가 이종의 합성수지재로 성형되는 것도 있다. 예를 들면 자동차용 도어트림에 있어서 표피재를 제외하고, 기재가 두 종류의 합성수지재로 만들어질 수 있는데, 예를 들면 전체적인 도어트림의 외형을 형성하기 위한 재질과, 외력에 의한 충격 흡수능력을 가지는 재질의 두 종류의 수지가 하나의 도어트림을 형성하기 위하여 사용된다.

상술한 바와 같은 종래의 도어트림을 포함하는 내장재 성형장치 또는 방법에서는 이와 같이 서로 성질이 상이한 두 종류의 수지재와 표피재가 일체로 성형될 수 있는 장치 및 방법에 대해서는 어떠한 기술적 개시도 찾아볼 수 없다.

본 발명에서는 진공 성형과정에서 엠보싱을 구비하는 표피재를 성형할 수 있음과 동시에 표피재와 기재를 일체로 형성하는 자동차 내장재 일체 진공사출 성형장치 및 성형방법을 제공하는 것을 주된 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 이종의 수지로 성형되는 기재에 대하여 표피재를 일체로 성형할 수 있도록 구성되는 자동차 내장재의 성형장치 및 방법을 제공하는 것에 있다.

본 발명은 자동차의 표면을 형성하기 위한 표피재와 상기 표피재의 이면에 사출 성형으로 일체화되는 기재를 포함하는 자동차용 내장재를 제조하는 장치이고, 통기성 있는 다공질 금속재로 성형되고 표피재의 표면에 요구되는 형상을 전사할 수 있도록 대응하는 표면을 가지는 진공성형부재와, 상기 진공성형부재와 표피재 사이를 진공상태로 할 수 있는 진공성형수단을 포함하는 이동다이와; 상기 이동다이의 이동에 의하여 이동다이와 개폐되고, 상기 이동다이와 접촉한 닫힌 상태에서 상기 표피재 이면과의 사이에서 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티에 융용수지가 유입되기 위한 런너를 포함하는 고정다이를 포함하고; 상기 런너는 이종의 수지를 주입하기 위한 한 쌍으로 구성되고, 상기 진공성형수단에 의하여 형성되는 진공압에 의하여 진공성형부재에 표피재가 밀착되어 표피재의 표면에 진공성형부재의 표면에 대응하는 형상이 성형되고, 상기 한 쌍의 런너에서 각각 주입되는 용융수지가 캐비티 내부로 유입되어 표피재의 이면에 두 종류의 합성수지에 의하여 기재가 성형되는 것을 특징으로 한다.

그리고 진공성형수단에 대한 실시예에 의하면, 진공성형부재를 감싸도록 형성되고 통기공을 구비하는 케이싱부와, 상기 케이싱부와 진공성형부재 사이에 형성되어 상기 통기공과 연통하는 에어채널을 포함하여 구성되고 있다.

그리고 상기 진공성형부재의 표면에는, 예를 들면 표피재의 표면에 엠보싱이 형성될 수 있도록 대응하는 홈 형상을 가지고 있다.

본 발명의 다른 실시예에 의하면, 고정다이는 외주면에 플렌지가 형성된 본체와, 표피재를 지지하고 이동다이와 밀착하기 위한 클램프, 그리고 상기 클램프의 직선 이동을 위한 이동실린더를 포함하고, 캐비티를 형성 위해 상기 클램프의 저부가 상기 본체의 플렌지에 접촉하게 된다.

본 발명의 또 다른 실시예에 의하면, 고온의 공기가 내부로 공급되어 적재된 표피재를 예열할 수 있고 상부가 열린 용기와 용기의 열린 상부를 개폐하는 커버로 구성되는 케이싱을 더 포함하여 구성된다. 여기서 케이싱은, 다수의 표피재를 적층하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트에 적재된 다수의 표피재 중에서 상단의 표피재에 장착구멍을 천공할 수 있도록 에어실린더에 의하여 동작하는 펀치, 다수의 표피재의 높이를 감지할 수 있는 센서, 그리고 상기 센서에 의하여 감지되는 표피재의 높이에 따라서 상기 지지플레이트를 승강시키는 승하강기구를 구비하고, 상기 케이싱에서 예열된 표피재가 상기 고정다이와 이동 다이로 공급되도록 하고 있다.

본 발명에 의한 성형방법은, 통기성 있는 다공질 금속재로 성형되고 표피재의 표면에 요구되는 형상을 전사할 수 있도록 대응하는 표면을 가지는 진공성형부재와, 상기 진공성형부재와 표피재 사이를 진공상태로 할 수 있는 에어채널 및 통기공을 포함하는 이동다이와; 상기 표피재를 사이에 두고 이동다이와 개폐되고, 상기 표피재 타면과 밀폐하여 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티 내부로 이종의 융용수지를 유입시키는 제1런너 및 제2런너를 구비하는 고정다이를 포함하는 장치에서 자동차용 내장재를 성형하는 방법이고, 상기 이동다이가 가열된 표피재에 밀착된 상태에서, 통기공을 이용하여 가열된 표피재와 진공성형부재 사이를 진공상태로 하여, 표피재의 표면에는 진공성형부재 표면에 대응하는 형상이 성형되는 진공성형과정; 상기 이동다이와 고정다이를 밀착시켜 닫은 상태에서, 이동다이와 고정다이 사이에 형성된 캐비티에 상기 한 쌍의 런너를 통하여 이종의 수지를 각각 주입하여, 상기 표피재의 이면에 제1기재부 및 제2기재로 구성되는 기재부를 일체로 성형하는 사출성형과정을 포함하고 있다.

여기서 상기 제1런너 및 제2런저를 통하여 주입되는 이종의 수지는, 각각 주입되는 시간을 제어하는 것에 의하여 실제 주입량이 조절되도록 하는 것이 바람직하다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 통기성을 구비하는 다공성 금속을 이용하여 금형을 제조함으로써 가공성이 우수함과 동시에 원하는 엠보싱 등을 포함하는 형상 및 모양 등을 표피재의 표면에 용이하게 성형한다. 그리고 표피재의 표면에 기재를 일체로 사출 성형함으로써, 접착제를 사용하여 표피재와 기재를 접착하는 가공 시간, 노력 그리고 비용을 감소하는 장점을 기대할 수 있을 것이다.

또한 본 발명에 의하면, 이종의 합성수지재를 가지는 자동차 내장재를 더욱 용이하게 만들 수 있는 효과를 기대할 수 있을 것이다.

도 1은 자동차용 내장재의 단면 구성을 보인 단면도.
도 2는 종래의 양각 진공 성형법의 일례를 보인 예시도.
도 3은 종래의 음각 진공 성형법의 일례를 보인 예시도.
도 4는 본 발명에 의한 성형장치의 단면 예시도.
도 5a 내지 도 5j는 본 발명의 성형방법을 순차적으로 보인 예시도.

이하에서는 도면에 도시한 실시예에 기초하면서 본 발명에 대하여 더욱 상세하게 살펴보기로 한다.

먼저 도 4a에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의하여 생산되는 자동차용 내장재는 예를 들면 도어트림일 수 있고, 표면에 엠보싱(Aa)을 구비하는 표피재(A)와, 상기 표피재(A)의 내측면에 성형되는 기재(B)로 구성되고 있다. 여기서 상기 기재(B)는 두 종류의 합성수지재로 성형되는데 예를 들면 충격 흡수성을 가지는 합성수지재로 성형되어 임팩트존을 형성하는 제1기재부(Ba)와 전체적인 내장재(도어트림)의 외형을 형성하는 제2기재부(Bb)로 구성되고 있다.

다음에는 이와 같은 제1기재부(Ba)와 제2기재부(Bb)를 구비하는 기재(B)와 상기 기재의 외측면을 형성하는 표피재(A)를 성형하기 위한 장치에 대하여 살펴보기로 한다. 도 4b에 도시한 바와 같이, 본 발명에 의한 내장재 일체 진공사출 성형장치는, 그 사이에서 표피재(A) 및 기재(B)를 일체로 성형하기 위한 이동다이(100)와 고정다이(200)를 포함하고 있다.

상기 이동다이(100)는, 통기가 가능한 금속재로 만들어지는 진공성형부재(120)와, 상기 진공성형부재(120)를 지지하고 진공성형부재(120)의 일면을 제외한 전체를 감싸고 기밀상태를 유지하게 하는 케이싱부(110)를 포함하여 구성된다. 여기서 상기 케이싱부(110)는 주로 금속재로 형성되고, 그 내부 일측에 에어채널(112)을 구비하고 있다.

상기 에어채널(112)은 일측이 외부와 연결된 통기공(114)과 연통하도록 구성되어 있어서, 상기 통기공(114)을 통하여 이동다이(100) 내부의 공기를 외부로 빼내어 진공상태를 형성할 수 있다. 바람직하게는 상기 에어채널(112)이 진공성형부재(120)에 접하는 면적을 최대화하여 진공 성형이 수월히 이루어지도록 할 수 있다. 그리고 상기 케이싱부(110)의 일측(테두리부분)에는 고정다이(200)의 일부가 결합되어 내부가 밀폐될 수 있도록 결합 홈(116)을 형성한다.

그리고, 본 발명의 이동다이(100)에 구비되는 진공성형부재(120)는 다공질 금속재(porous metal)로 성형되어 통기가 가능한 재질로 성형된다. 일반적으로 다공질 금속재는 내부에 20~30% 정도의 공극을 남기도록 청동, 동, 철 등의 금속 분말과 수지를 결합하여 소정의 형을 만든 후 이를 소결하여 얻어지는 금속이다. 이러한 다공질 금속재는 약 0.012~0.015mm 정도의 통기공 홀이 성형되어 공기가 관통할 수 있게 된다.

상기 진공성형부재(120)의 내측 표면에는 표피재(A)에 요구되는 형상을 전사할 수 있도록 그에 대응하는 형상이 형성된다. 예를 들어, 표피재(A)에 엠보싱(Aa)을 형성하기 위해서 진공성형부재(120) 표면에 오목한 형상의 홈부(122)가 구비되고, 상기 홈부(122)에는 복수개의 홈이 형성된다.

여기서 표피재(A)는, 상대적으로 경질인 표면층(Ab)과, 상기 표면층(Ab)의 내측에 접합되고 상대적으로 연질인 내면층(Ac)으로 구성된다. 이는 상술한 바와 같이, 표피재(A)의 표면층(Ab)는 PVC 또는 TPO 등과 같이 상대적으로 경질의 합성수지재로 형성되어 도어트림의 표면을 형성하고, 상기 내면층(Ac)은 PP 폼(form), PE 폼 등과 같이 충격흡수성 및 소정의 쿠션 기능을 가지도록 하기 위함이다. 이와 같은 표피재(A)는 대략 200℃ 내외의 고온으로 가열시 외력에 의해 변형될 수 있다.

그리고 고정다이(200)는 고정된 상태에서 표피재(A)를 사이에 두고 이동다이(100)의 이동에 의해 이동다이와 개폐된다. 상기 고정다이(200)는 내부에 설치된 본체(220)와, 표피재(A)를 지지하는 클테두리 부분의 램프(210), 상기 클램프(210)를 이동하는 이동실린더(230), 그리고 본체(220) 등을 고정하고 지지하는 지지부재(222)를 포함하여 구성된다.

상기 본체(220)는 이동다이(100) 방향으로 볼록하게 형성된 볼록부분(220a)을 포함하고, 상기 볼록부분(220a)은 형성하고자 하는 기재의 저면과 대응하는 형상을 가지는데, 예를 들면 진공성형부재(120)의 내측면에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 그러나 원하는 기재의 형상에 따라서 진공성형부재(120)의 내측면에 대하여 다양한 형상을 가지도록 구성할 수도 있을 것이다. 그리고 본체(220)의 외측방향으로는 플렌지(220b)가 형성되어, 후술할 클램프(210)의 저면과 접촉한다.

그리고 상기 클램프(210)는 이동다이(100)를 향하여 형성된 돌기(212)를 구비한다. 상기 돌기(212)는 표피재(A)의 장착구멍을 관통하여 표피재(A)를 지지하는 동시에, 상기 이동다이(100)의 테두리부분에서 고정다이측을 향하여 연장된 부분(115)의 단부에 형성된 결합 홈(116)과 결합되어 고정다이(200)가 이동다이(100)와 밀착되게 한다. 그리고 클램프(210)의 저면은 본체(220)를 향하여 내측으로 돌출되어 플렌지(220b)와 접촉된다.

상기 클램프(210)는 이동다이(100)를 향하여 형성된 돌기(212)를 구비한다. 상기 돌기(212)는 표피재(A)의 장착구멍을 관통함으로써, 표피재(A)를 지지하는 동시에, 상기 결합 홈(116)과 결합되어 고정다이(200)가 이동다이(100)와 밀착될 수 있도록 한다. 그리고 클램프(210)의 저면은 본체(220)를 향하여 돌출되어 플렌지(220b)와 접촉함은 상술한 바와 같다.

그리고 클램프(210)의 일단은 직선 이동하는 이동실린더(230)와 결합하여 이동된다. 상기 이동실린더(230)는 고정된 실린더부(230a)와 유체의 출입에 의하여 전·후방(도면 상에서는 좌우 방향)으로 이동하는 로드(230b)를 포함한다. 여기서 상기 이동다이(100)와 고정다이(200)가 서로 밀착되면, 그 사이에는 소정의 캐비티가 형성되고, 이러한 캐비티 내부에서 상술한 표피재(A)가 그에 대응하는 형상으로 성형되는 것은 당연하다고 할 수 있다.

본 발명에 의하면, 고정다이(200)의 본체(220)에는 한 쌍의 런너(252,254)가 성형되어 있다. 상기 런저(252,254)는 이동다이(100)와 고정다이(200) 사이에서 형성되는 캐비티에 용융수지를 각각 공급하기 위하여 성형되는 것이고, 본 발명에서는 상술한 바와 같이 성질이 상이한 2종의 합성수지를 캐비티 내부로 공급할 수 있도록 한 쌍으로 성형되어 있다.

즉, 제1런너(252)는 도어트림의 내부에서 충격을 흡수하는 임팩트존을 형성할 수 있는 수지를 각각 캐비티 내부로 공급하게 되고, 제2런너(254)는 자동차의 내장재 예를 들면 도어트림의 전체적인 형상을 성형할 수 있는 수지를 캐비티 내부로 공급하게 된다. 따라서 상기 제1런너(252)를 통하여 공급되는 수지는 내장재의 임팩트존(264)를 형성하게 되고, 제2런너(254)를 통하여 공급되는 수지는 도어트림 중에서 메인 바디부분(262)를 형성하게 된다.

다음에는 도 4c를 참고하면서 본 발명에 의한 예열장치(400)에 대하여 살펴보기로 한다. 본 발명의 예열장치는, 상술한 표피재(A)를 일정한 온도까지 미리 가열시키는 장치라고 할 수 있다. 도시된 바와 같이, 본 발명의 예열장치(400)는 상술한 이동다이(100) 및 고정다이(200)와 인접하게 설치되고, 그 내부에서 다수 개의 표피재(A)를 예열하는 기능을 가지고 있다.

이러한 예열장치(400)는 상면이 열려 있는 용기(410)와 상기 용기(410)의 열린 상면을 개폐하는 커버(412)로 구성되는 케이싱(410,412)을 포함한다. 상기 커버(412)는 생산 라인 상에 설치되는 로봇에 의하여 개폐될 수 있다. 그리고 상기용기(410)의 일측에는 고온의 공기(Hot air)를 내부로 공급하는 공급구(422)가 형성되어 있다.

그리고 상기 용기(410)의 내부 저면에는 적층되는 다수의 표피재(A)를 지지할 수 있는 지지플레이트(414)가 설치되어 있고, 상기 지지플레이트(414)는 승하강기구(42)에 의하여 지지되어 있다. 상기 승하강기구(420)는 동력원에 의하여 상하 방향으로 이동할 수 있는 것이면 어떠한 기구를 사용하는 것도 가능하고, 예를 들면 에어실린더 및 볼스크류 등을 사용하는 것도 가능할 것이다.

상기 용기(410)의 내부에서 일정한 높이, 즉 표피재(A)까 적층되는 최상단의 높이에 대응하는 부분에는 센서(424)가 설치되어 있다. 이러한 센서(424)는 대응하는 높이의 표피재(A)를 감지할 수 있는 것으로, 상기 승하강기구(420)와 연동할 수 있도록 설계된다. 즉 상기 센서(424)가 표피재(A)의 높이를 감지하여, 최상단부의 표피재가 이송된 다음에는 승하강기구(420)를 동작시켜서 최상단 높이에 대응하도록 표재재(A)를 상승시킨다.

그리고 상기 커버(412)의 일측에는 펀치(432)가 설치되어 있는데, 이러한 펀치(432)는 표피재(A)에 상술한 장착구멍을 천공하기 위한 것이다. 즉, 적층된 표피재(A) 중에서 최상단부에 있는 표피재에 대하여 상기 펀치(432)가 하강함으로써, 장착구멍을 성형할 수 있게 되는 것이다. 이러한 펀치(432)는 에어실린더(430) 등과 같은 승하강 기구에 의하여 하향 이동하면서 표피재(A)에 장착구멍을 펀칭할 수 있도록 설치된다. 이렇게 펀치(432)에 의하여 형성되는 장착구멍은, 돌기(212)에 걸려지게 되어, 가공되는 표피제가 고정금형(200)의 플랜지(210)에서 지지될 수 있게 된다.

다음에는 도 5를 참조하면서 본 발명에 의한 성형장치의 공정에 대하여 살펴보기로 한다.

먼저 도 5에 도시한 바와 같은 준비 공정에서는, 이동다이(100)가 고정다이(200)에 대하여 열려 있는 상태임을 알 수 있다. 이러한 상태에서 상기 이동다이(100)와 고정다이(200) 사이에 표피재(A)가 공급되어야 한다. 그리고 이러한 표피재(A)는 상술한 바와 같은 예열장치(400)의 케이싱(410,412) 내부에서 공급구(422)를 통하여 공급되는 열풍에 의하여 예열되어 있는 상태이다.

이러한 예열장치(400)의 커버(423)를 열고 클램핑기구(C)(도 5b 참조)가 한 장의 표피재(A)을 클램핑(예를 들면 진공흡착)하여, 상기 이동다이(100)와 고정다이(200) 사이에서 고정다이(200) 상에 올려놓게 되는데, 구체적으로는 고정다이(200)의 클램핑(210) 상에 상술한 바와 같이 걸려지게 된다. 여기서 상기 예열장치(400)의 커버(412)의 개폐도 로봇에 의하여 진행되는 것이 바람직하다.

다음에는 도 5b에서와 같이 가공되는 표피재(A)가 고정다이(200) 상에 올려진 상태에서, 표피재(A)에 성형되어 있는 장착구멍이 클램프(210)의 돌기(212)에 끼워지는 것에 의하여 그 위치가 정확하게 결정될 수 있다. 그리고 도 5b의 과정을 통하여 표피재(A)가 다이 사이에 위치 결정되면, 도 5 c에 도시한 가열과정이 수행된다.

이러한 가열과정은 표피재(A)를 예를 들어 대략 200℃ 내외의 고온으로 가열하는 것에 의하여, 후술하는 진공 성형 과정에서 진공압에 의해 표피재(A)의 외면이 변형될 수 있게 한다. 표피재(A)의 가열은 별도의 히터(H)의 의하여 진행되며,주로 세라믹 히터 또는 근적외선 히터 등이 사용된다. 여기서 히터(H)도 실질적으로는 생산 라인에 설치되어 있는 로봇에 의하여 이동하고, 히터의 발열도 라인 상에서 제어되는 것이 바람직하다.

여기서 본 발명에 의하면, 상기 표피재(A)는 상술한 바와 같이 예열장치(400)에 의하여 어느 정도의 온도까지는 가열되어 있기 때문에, 상기 히터(H)에 의하여 가열되는 시간을 최대한 줄일 수 있음은 당연하다. 본 발명의 예열장치(400)는 이와 같이 실질적으로 표피재(A)가 가열되는 시간을 최대한 줄임으로써 생산성 향상에 더욱 유리한 장점이 있음을 알 수 있다.

이와 같이 하여 표피재(A)가 충분히 가열된 상태에서, 도 5d에 도시한 바와 같이 이동다이(100)를 고정다이(200) 방향으로 일정 간격 이격되도록 이동하고, 고정다이(200)의 이동실린더(230)를 이동다이(100) 방향으로 작동시켜 클램프 돌기(212)가 이동다이 결합홈(116)에 결합되도록 한다. 이에 따라, 이동다이(100)의 위치가 고정될 수 있고, 이동다이(100)와 표피재(A)가 외부에 대하여 밀폐되어 진공성형이 가능한 상태로 된다.

다음에는 도 5e에 도시한 바와 같이 진공 성형에 의한 엠보싱 전사 과정이 수행된다. 본 발명에는 표피재(A) 표면층(Ab)에 엠보싱(Aa)이 형성될 수 있도록, 진공성형부재(120) 표면에 오목한 형상의 홈부(122)가 구비되어 있음은 상술한 바와 같다. 그리고 이동다이(100)에 연결된 진공펌프(미도시)를 가동시키면 통기공(114) 및 에어채널(112)을 통하여 공기가 외부로 배출된다.

이때, 이동다이(100)와 표피재(A) 사이, 즉 이동다이(100)의 진공성형부재(120)와 표피재(A) 사이는 실링 되어 있고, 전술된 바와 같이 상기 진공성형부재(120)는 다공질 금속으로 성형되어 있어서, 약 0.012~0.015mm 정도의 미세한 통기공 홀을 통해 공기를 외부로 배출할 수 있다. 따라서 표피재(A)까지 진공압이 가해지게 되어, 표피재(A)가 진공성형부재(120)에 밀착된다. 그리고 가열된 상태의 표피재(A) 표면층(Ab)에는 상기 홈부(122)에 성형된 다수개의 홈에 대응하는 엠보싱(Aa) 형상이 전사되게 된다.

이와 같이 상기 표피재(A)의 표면에 엠보싱이 성형되면 다음에는 기재(B)의 사출 성형이 진행된다. 이러한 사출 성형과정에서는, 고정다이(200)와 이동다이(110)이 완전히 밀착되어야 한다. 따라서 예를 들면 이동실린더(230)을 고정다이측(200)으로 이동시켜서, 클램프(210)의 저면이 고정다이 본체(220)를 향하여 돌출된 플렌지(220b)와 접촉시켜 도 5f와 같은 상태로 하고, 동력원(미도시)를 사용하여 이동다이(100)를 고정다이(200) 쪽으로 이동시켜 도 5g에 도시한 상태로 만든다.

이렇게 하여 도 5g에 도시한 상태에서는 고정다이(200)와 이동다이(100)는 외부에 대하여 밀폐되는 상태로 되고, 그 사이에는 캐비티(300)가 형성됨을 알 수 있다. 즉 상기 표피재(A)의 이면과 고정금형(200)의 본체(220) 사이에는 수지가 주입되는 캐비티(300)가 성형되는 것이다. 그리고 다음에는 상기 캐비티(60)에 합성수지를 사출 성형하는 사출 과정이 진행된다. 그리고 본 발명에서는 두 종류의 합성수지재가 사출 성형되는 것은 상술한 바와 같다.

이와 같이 두 종류의 수지가 캐비티(60) 내부로 주입되는 과정에서의 큰 제한은 뒤따르지 않을 것이다. 즉 두 종류의 수지를 순차적으로 주입하는 것도 가능하고, 동시에 주입하는 것도 가능한 것은 사실이다. 도 5h에 도시한 실시예에 의하면, 한 쌍의 런너(253,254) 중에서 중요한 부분을 형성해야 하는 수지가 먼저 주입되는데 예를 들며 제1런너(252)에서의 수지가 먼저 주입되어 제1기재부(임팩트존)(Ba)을 성형한다. 그 후에 도 5i에 도시한 바와 같이, 제2런너(254)로 두번째로 수지가 주입되어 제2기재부(Bb)를 형성하게 된다.

여기서 제1기재부(Ba)와 제2기재부(Bb)를 성형할 수 있는 수지의 양은 각각 정해져 있다. 따라서 제1런너(252) 또는 제2런너(254)를 통하여 수지를 주입하는 경우, 주입되는 수지의 양은 여러 가지 방법으로 제어될 수 있을 것이다. 예를 들어 상기 런너를 통하여 주입되는 주지의 양이 단위 시간당 일정한 양으로 제어되면, 주입하는 시간에 의하여 각 기재부(Ba,Bb)를 성형하기 위하여 주입되는 수지의 양이 제어될 수 있을 것이다. 또는 각각의 런너(252,254)를 통하여 주입되는 수지의 양 자체를 제어할 수 있으면, 수지 자체의 양을 제어함으로써 제1기재부(Ba) 및 제2기재부(Bb)를 형성할 수 있음은 당연한 것이라고 할 수 있다.

이러한 과정에 의하여 제1기재부(Ba)와 제2기재부(Bb)가 합쳐져서 생성되는 기재부(B)가 전체적으로 완성될 수 있게 된다. 그리고 도 5j에 도시한 바와 같이, 이동다이(100)를 고정다이(200)에서 이격시켜서 완성된 제품(K)을 빼낼 수 있는 상태가 된다. 이렇게 하여 완성된 내장재, 예를 들면 도어트림이 도 4a에 도시되어 있음을 알 수 있다.

이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명에 의하면, 예열장치에서 미리 예열된 상태의 표피재를 이동다이(100)에서 1차 가공하고, 연속하여 이동다이와 고정다이 사이에서 두 종류의 합성수지로 이루어지는 기재를 연속적으로 또는 동시에 사출 성형하여, 표피재에 일체화시키는 것을 요지로 하고 있음을 알 수 있다. 그리고 표피재에 엠보싱을 성형하기 위하여 다공질 금속재로 성형되는 진공성형부재(120)를 잉용하고 있음을 알 수 있다.

이와 같은 본 발명의 기본적인 기술적 사상의 범주 내에서 당업계의 통상의 기술자에게 있어서는 다른 여러 가지 변형이 가능함은 당연하고, 본 발명의 보호범위는 첨부한 특허청구의 범위에 기초하여 해석되어야 할 것임은 당연하다고 할 수 있다.

A ..... 표피재 Aa ..... 엠보싱
Ab ..... 표면층 Ac ..... 내면층
B ..... 기재 Ba ..... 제1기재부
Bb ..... 제2기재부 C ..... 클램핑기구
100 ..... 이동다이 110 ..... 케이싱부
112 ..... 에어채널 114 ..... 통기공
116 ..... 결합 홈 120 ..... 진공성형부재
122 ..... 홈부 200 ..... 고정다이
210 ..... 클램프 220 ..... 본체
220a ..... 볼록부분 222 ..... 지지부재
230 ..... 이동실린더 230a ..... 실린더부
230b ..... 로드 300 ..... 캐비티
400 ..... 예열장치 410 ..... 용기
412 ..... 커버 420 ..... 승하강기구
422 ..... 공급구 424 ..... 센서
430 ..... 에어실린더 432 ..... 펀치

Claims (7)

1. 자동차의 표면을 형성하기 위한 표피재와 상기 표피재의 이면에 사출 성형으로 일체화되는 기재를 포함하는 자동차용 내장재를 제조하는 장치로서;
   통기성 있는 다공질 금속재로 성형되고 표피재의 표면에 요구되는 형상을 전사할 수 있도록 대응하는 표면을 가지는 진공성형부재와, 상기 진공성형부재와 표피재 사이를 진공상태로 할 수 있는 진공성형수단을 포함하는 이동다이(100)와;
   상기 이동다이의 이동에 의하여 이동다이와 개폐되고, 상기 이동다이와 접촉한 닫힌 상태에서 상기 표피재 이면과의 사이에서 캐비티를 형성하며, 상기 캐비티에 융용수지가 유입되기 위한 런너를 포함하는 고정다이(200)와;
   고온의 공기가 내부로 공급되어 적재된 표피재를 예열할 수 있고, 상부가 열린 용기와 용기의 열린 상부를 개폐하는 커버로 구성되는 케이싱을 포함하고;
   상기 런너는 각각 이종의 수지를 주입하기 위한 제1런너 및 제2런너로 구성되고;
   상기 진공성형수단에 의하여 형성되는 진공압에 의하여 진공성형부재에 표피재가 밀착되어, 표피재의 표면에 진공성형부재의 표면에 대응하는 형상이 성형되고;
   상기 한 쌍의 런너에서 각각 주입되는 용융수지가 캐비티 내부로 유입되어, 표피재의 이면에 두 종류의 합성수지에 의하여 기재가 성형되며,
   상기 고정다이는, 외주면에 플렌지가 형성된 본체와, 저부가 상기 본체의 플렌지에 접촉하여 캐비티를 형성하며 표피재를 지지하고 이동다이와 밀착하기 위한 클램프, 그리고 상기 클램프의 직선 이동을 위한 이동실린더를 포함하여 구성되고;
   상기 케이싱은, 다수의 표피재를 적층하는 지지플레이트와, 상기 지지플레이트에 적재된 다수의 표피재 중에서 상단의 표피재에 장착구멍을 천공할 수 있도록 에어실린더에 의하여 동작하는 펀치, 다수의 표피재의 높이를 감지할 수 있는 센서, 그리고 상기 센서에 의하여 감지되는 표피재의 높이에 따라서 상기 지지플레이트를 승강시키는 승하강기구를 구비하며;
   상기 케이싱에서 예열된 표피재가 상기 고정다이와 이동 다이 상으로 공급되는 자동차 내장재 진공사출 성형장치.
2. 상기 제 1 항에 있어서,
   상기 진공성형수단은, 진공성형부재를 감싸도록 형성되고 통기공을 구비하는 케이싱부와, 상기 케이싱부와 진공성형부재 사이에 형성되어 상기 통기공과 연통하는 에어채널을 포함하여 구성되는 자동차 내장재 진공사출 성형장치.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 진공성형부재의 표면에는, 표피재의 표면에 엠보싱이 형성될 수 있도록 대응하는 형상을 가지는 자동차 내장재 진공사출 성형장치
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